Система Common Rail

В процессе решения этих проблем была разработана пара новых типов питания – в первом плунжерный насос и форсунку объединили в один узел (форсунка-насос), а во втором ТНВД начал работать на общую магистраль топлива (Common Rail), из которой горючее поступало на пьезоэлектрические (или электромагнитные) форсунки и впрыскивалось по команде электронного блока управления. Однако с принятием экологических норм Евро 3 и Евро 4 этого оказалось мало, и в выхлопные системы дизельных двигателей внедрили катализаторы и сажевые фильтры.

Форсунка-насос устанавливается в головку блока мотора для каждого цилиндра. Она приводится в действие от кулачка распредвала при помощи толкателя. Магистрали слива и подачи топлива выполнены в головке блока в виде каналов. За счет этого форсунка-насос может развить давление вплоть до 2200 бар. Дозированием горючего, правлением угла опережения впрыска и сжатого до такой степени занимается электронный блок управления, который выдает сигналы на запорные пьезоэлектрические или электромагнитные клапаны форсунок-насосов. Форсунки-насосы могут работать в режиме многих импульсов (за цикл происходит 2-4 впрыска). Это дает возможность произвести основной впрыск после предварительного, подавая в цилиндр сначала маленькую порцию топлива, что снижает токсичность выхлопа и смягчает работу двигателя. Недостаток форсунок-насосов – высокая стоимость этой технологии и полная зависимость давления впрыска от оборотов мотора.

Система питания двигателей Common Rail используется в дизельных моторах серийных моделей еще с 1997 года. Common Rail – это метод впрыска горючего в камеру сгорания с высоким давлением, не зависящим от нагрузки или частоты вращения двигателя. Главным отличием системы Common Rail от классической дизельной системы выступает то, что ТНВД предназначен только для придания в топливной магистрали высокого давления. Он не работает регулировщиком момента впрыска и дозировщиком подачи топлива. Система Common Rail состоит из аккумулятора высокого давления – резервуара (рампы), электронного блока управления (ЭБУ), комплекта форсунок, которые соединены с рампой и топливного насоса. В рампе ЭБУ поддерживает, изменяя производительность насоса, постоянное давление в диапазоне 1500-2100 бар при различных режимах работы мотора и при любой последовательности впрыска в цилиндрах. Закрытием-открытием форсунок управляет электронный блок управления, рассчитывающий длительность впрыска и оптимальный момент, на основании показателей целого ряда датчиков – давления в топливной рампе, положения педали акселератора, температурного режима мотора, его нагрузки и т. п. Форсунки могут быть пьезоэлектрическими, или более старой модели - электромагнитными. Основное преимущество пьезоэлектрических форсунок - точность дозирования и высокая скорость срабатывания. Форсунки в дизельных моторах Common rail могут работать в режиме большого количества импульсов: в ходе одного цикла горючее впрыскивается несколько раз – часто от 2 до 7. Вначале поступает крохотная (около милиграмма) доза, при сгорании в камере она повышает температуру, а затем идет главный «заряд». Для дизельного мотора, с воспламенением горючего от сжатия — это весьма важно, так как в камере сгорания при этом давление нарастает более покатисто, без «рывков». Вследствие этого двигатель работает менее шумно и мягче, в выхлопе снижается количество вредных компонентов. Многократная подача топливной смеси за один такт попутно обеспечивает понижение температуры в камере сгорания, что приводит к снижению образования окиси азота, а это наиболее токсичная составляющая выхлопных газов дизельного двигателя. Характеристики мотора с Common Rail во многом зависят от давления впрыска. В моторах третьего поколения оно составляет порядка 2000 бар. В серию в ближайшее время будет запущено четвертое поколение систем Common Rail с давлением впрыска около 2500 бар.